超流物理现象

超流，物理现象。自从昂尼斯实现氦的液化后，对物质在低温下的物理性质的研究逐步深入，人们相继发现了低温下的超导电性和超流现象。30年代，实验发现，当液氦（指4He）的温度降到2.17K时，液氦从原来的正常流体突然转变为具有一系列极不寻常的性质的“超流体”，这就是超流现象。目前，随机存储器和自旋晶体管也正在开发之中。

中文名

超流

英文名

Super Fluidity

属性

物理现象

特点

极好的导热性

量子物理新认识

科学家首次在长程铁磁体中发现自旋三重态超流。美国布朗大学和亚拉巴马大学的这个发现突破了长期以来人们对量子物理的认识，并且可能给新兴的自旋电子学带来益处。这项研究发表在Nature杂志上。

超导现象

电流在不受电阻阻碍时，就会发生超导现象。超导在粒子加速器、磁共振成像和磁悬浮列车等方面有着广泛的应用。根据量子物理理论，传统的超导现象一般不会在铁磁体中发生。当电子通过铁磁晶体材料时，磁畴会重新排布，所以不会发生无电阻的超导现象。尽管曾经观察到铁磁体中的超流，但那只是因为电子在非常短的距离内没有感受到电阻。

三重态超流

荷兰代夫特技术大学、美国布朗大学和亚拉巴马大学组成的研究小组发现：一种奇特的铁磁体中产生了自旋三重态超流。他们的实验装置在磁体中制备出电子自旋三重态，除了一般标准的自旋朝上和自旋朝下两种状态之外，他们还观察到一种中间态。我们可以用行星的自转想象一下，它们的旋转方式有两种：北极朝上或朝下。但是现在观测到的第三种态相当于是行星绕着北极转动了90度的轴旋转。尽管理论中已经预言了铁磁体中可能存在这种自旋三重态，但是这是首次在实验中观察到这种现象。

另外，研究小组还指出，这种超流可以流过一段相对较长的距离。以前的实验中，夹在超导体之间的铁磁体只允许一纳米厚，现在能够达到300纳米。

布朗大学教授肖刚（音译）和他的学生以及亚拉巴马大学的同事花了八年时间来完善他们的铁磁体。他们制出的铁磁体呈黑色，只有邮票大小，厚度只有一个原子那么厚。为了制造这种铁磁体，他们把铬的氧化物加热成蒸汽，然后把蒸汽镀到钛的氧化物膜上，从而在钛层上形成一层单晶层。然后，这种磁体被送到荷兰代夫特技术大学，在那里

研究人员们在铁磁体表面放上很多微小的超导电极，在用电子束切割电极，形成300纳米宽的间隙，最后就可以检验它的电流性质了。

肖刚希望这种新型的铁磁体可以推进目前非常热门的自旋电子学的发展。传统的电子学通过电子电荷传导电流，而自旋电子学则是传导电荷和自旋信息，它们可以制造更小、更快、更廉价的计算机存储器和处理器。自旋电子学在计算机硬盘上已经有应用了。目前，随机存储器和自旋晶体管也正在开发之中。

应用

陀螺仪的精度直接影响惯性导航系统的精度。基于萨格纳克干涉效应，物质波干涉式陀螺仪是新型的超高精度的陀螺仪。超流体陀螺是物质波干涉式陀螺仪的一种，其测量精度预期可达10-10rad/(s?Hz1/2)的数量级，将来可以应用于航天、宇航、深海探测等领域[6-9]。陀螺仪的精度与其噪声有密切相关的联系。研究表明，在不考虑环境干扰的情况下，超流体陀螺内部存在热能量、薄膜位移检测系统的误差等噪声源，引起其输出端产生数量级为10-8~10-7rad/(s?Hz1/2)的近似白噪声，这严重影响了超流体陀螺的测量精度，因此需要开展超流体陀螺噪声抑制的方法研究。超流体物质波是基于超流体在弱连接处发生约瑟夫森效应而产生的。因而在超流体陀螺的结构中，存在很多的微孔组成的微孔阵列，这也被称为弱连接。Sato等在实验中发现，随着微孔孔径、微孔数量等参数的变化，超流体陀螺的噪声也发生了变化。[1]

参考资料

1.基于微孔参数优化的超流体陀螺噪声抑制方法·知网百科